可研磨的有機硅彈性體復合物及其用圖
【專利說明】可研磨的有機硅彈性體復合物及其用途
[0001] 本發明涉及將需要研磨或拋光的工件臨時粘結到載體基體上的，基于有機硅彈性 體組合物的產品配制物，其中所述有機硅彈性體組合物在交聯后可被研磨或拋光。
[0002] 術語"臨時粘結"指的是將兩個在適當時間點還要再分開的基體粘結在一起。為 了研磨操作，工件可能需要被機械固定。對于昂貴的工件，如寶石、光學透鏡、藝術品或半導 體晶片，這樣經常會造成所述工件的損壞，或者所述固定不具有所需要的穩定性。因此需要 可替代的固定方法。一種可能是使用臨時粘結方法固定所述工件。因為在研磨或拋光操作 中研磨設備可能會不可避免地也與所述膠粘劑接觸，因此所述膠粘劑也必須是可研磨的， 否則其會導致，例如，材料失效或者所述研磨設備被污染或損壞。此外，需要大于300°c的良 好耐溫性以承受摩擦及由于研磨或拋光造成的溫度升高。另外，需要耐溫性還因為隨后對 所述工件實施的加工步驟會在高溫下進行。耐化學性也是對于該膠粘劑的一個重要性質， 例如耐化學清潔劑性。目前對半導體部件的市場需求趨向于越來越小的整體高度。降低成 型部件如芯片整體高度的一種可能就是使所用晶片變薄。這是通過研磨操作實現的，其可 以在切割之前或之后實施。
[0003] 然而，這一步導致所述晶片結構強度的降低。其結果是大而薄的晶片在利用通常 使用的設備和材料，例如當前使用的切割用膠帶，進行加工過程中會因缺少機械支撐而破 裂。此外，突出達l〇〇ym或更多的晶片結構（凸塊）有時不會被所述當前所使用的膠帶 (粘合膜）完全或沒有空隙地封閉，使得仍然存在的空隙通常導致真空加工過程中所述薄 晶片的破壞或損傷。該問題的一個可能的與過程有關的解決方案是利用臨時粘結層將所述 晶片粘結到硬的基體（例如另一個晶片或晶片載體如玻璃）上，從而提高其機械強度，然后 實施所需的加工操作，隨后再將只有10-100 um厚的晶片從所述基體上分離開。利用臨時 粘結層附著的基體在所述研磨操作和隨后的加工操作中起到機械增強的作用。
[0004] 所述薄化晶片之后的后加工還包括利用等離子刻蝕和例如金屬電鍍和殘留物清 潔等操作制造掩模結構。
[0005] 為了例如最小化污染的危險和健康的危險并允許所述工件的適當應用，其它重要 的方面是揮發性副產物的最低釋放及非交聯有機硅彈性體組合物的粘度。此外，必須有可 能在研磨或拋光后將所述粘結劑簡單地從工件上分離并留下盡可能少的殘留物。
[0006] 因此，在半導體工業需要可用于臨時粘結晶片過程的膠粘劑，其性質使得所述晶 片可以被加工而不碎裂或損壞。該膠粘劑必須適用于通過工業可行工藝（人噴涂、印刷、浸 漬、旋涂）的施用，且必須能夠在需要的時間點利用適當的方法被從所述晶片上分離開而 不留下殘留物。
[0007] 所需的在薄化前支撐基體與晶片之間的固定理想地可用熱塑性或彈性體聚合物 來實現，其中所述晶片的前部結構必須以支撐的方式封閉。
[0008] 臨時粘結到載體上的幾種可能性在現有技術中已有描述，但它們都有各種各樣的 缺點。
[0009] 一種將半導體晶片固定到載體上的可能性是利用所謂的"膠帶"。EP0838086B1描 述了用于半導體晶片加工的由熱塑性彈性體嵌段共聚物制成的膠帶。然而，所述材料有限 的彈性導致在用于具有表面結構的晶片（"凸塊晶片"）時會有問題。所述材料的熱塑性額 外地造成了熱穩定性的降低。而這對于晶片薄化（"背面研磨"）后的背面操作（等離子過 程，CVD，…）是一個重要的要求。
[0010] WO 2009/003029A2要求保護用作晶片和載體間臨時粘結劑的熱塑性有機聚合物 (酰亞胺、酰胺酰亞胺和酰胺酰亞胺-硅氧烷）。
[0011] WO 2009/094558A2描述了晶片和載體間的臨時粘結，其中所述的粘結不發生在整 個表面上而只是在邊緣區域。在實施完研磨過程和任何背面操作后，用化學法、光化學法、 熱法或熱機械法破壞所述粘結。EP0603514A2描述了薄化半導體晶片的方法，其中所用的膠 粘劑材料最高使用溫度是200°C。在美國申請US2004/0121618A1中，描述了適用于旋涂過 程的液體膠粘劑，該液體膠粘劑由熱塑性聚氨酯以及二甲基乙酰胺和丙二醇單甲醚作為主 要組分組成。所有的這些建議都具有交聯固化膠粘劑熱穩定性降低的缺點。
[0012] EP1089326B1要求保護一種晶片載體，該載體由防塵薄膜覆蓋的有機硅彈性體組 成，其中所述薄膜與所述有機硅層分離所需的力為5-500g/25mm(根據JIS K 6854)。其缺 點是必須在使用該載體前額外的過程中將該薄膜去除，從而可接觸到所述膠粘劑。
[0013] 因此本申請的目的是提供適用于可逆固定工件的膠粘劑，該膠粘劑在交聯固化后 可研磨或拋光并耐熱和耐化學試劑。此外，需要有可能使用最少數量的簡單過程步驟施加 所述膠粘劑，而且要有可能不困難地將其從所述工件上再去除而不損害或污染所述工件或 所述研磨或拋光設備。對該膠粘劑的進一步要求是其對于壓縮應力的機械強度，這在膠粘 劑粘結的薄工件在小面積上承受壓縮應力時是特別重要的。
[0014] 令人驚奇的是，通過使用本發明可加成交聯的有機硅彈性體組合物已經實現了該 目的，所述加成交聯的有機硅彈性體組合物包含
[0015] (A1) 1-10重量％的至少一種含有至少2個具有脂族碳-碳多重鍵的SiC-鍵接基 的線性有機聚硅氧烷，其中（A1)的平均摩爾質量不超過15,000g/mol，
[0016] (A2) 1-20重量％的至少一種含有至少2個具有脂族碳-碳多重鍵的SiC-鍵接基 的線性有機聚硅氧烷，其中（A2)的平均摩爾質量至少為40,000g/mol，
[0017] (B) 1-40重量％的至少一種每個分子上含有至少3個Si-鍵接氫原子的有機聚硅 氧烷，Si-鍵接氫的含量為0. 04-1. 7重量％，平均摩爾質量不超過20, 000g/mol，
[0018] (D) l-100ppm(基于所述金屬）的氫娃化催化劑，
[0019] (E) 50-99重量％的至少一種經驗通式（I)的支化硅樹脂
[0020](R33Si01/2)! (R4R32Si01/2) t (R4R3SiO) u (R32SiO) p (R4Si03/2) q (R3Si03/2) r (Si04/2) s
[0021] (I)，
[0022] 其中
[0023] R3表示線性脂族基，
[0024] R4表不具有C = C雙鍵端基的脂族不飽和基，
[0025] 1、t、u、p、q、r 和 s 代表整數，
[0026] 其中下述適用：
[0027]
[0028] (E)中脂族不飽和基團的含量為0.2-10mm〇l/g;及
[0029] (E)的平均摩爾質量不超過105g/mol，
[0030] 其條件是組分（B)所提供的Si-H基團相對于組分（Al)、（A2)和（E)所提供的脂 族不飽和基團的比率在0. 5-5之間，且所述有機硅彈性體組合物在溫度為20°C下剪切速率 為K1和lOOt1下的動態粘度比率不超過1.2,交聯后的肖氏D(Shore D)硬度至少為25。
[0031] 本發明的有機硅彈性體組合物可通過傳統的工業過程（例如噴涂、印刷、浸漬、旋 涂）被施加到所述基體上。
[0032] 為了確保在整個晶片或基體上施加得到均勻的層厚度，它們還表現出近似牛頓流 體行為，并具有低的剪切變稀性（在零剪切下不具有膠體狀態）。本發明有機硅彈性體組 合物在20°C剪切速率lslP 100s 的動態粘度比率不超過1. 2。優選不超過1. 1 ;特別優 選不超過1. 05。本發明有機硅彈性體組合物在20°C及If的剪切速率下的動態粘度為 10-20, OOOmPa ? s，優選為 50-10, OOOmPa ? s 和特別優選 500-5000mPa ? s。
[0033] 為了防止加工過程中發生污染和起泡，本發明有機硅彈性體組合物具有非常低的 揮發性成分，即使在真空中并同時加熱。其中，熱重分析（TGA)中，在空氣或氮氣流速為 30ml/min下加熱速率為10K/min至300°C，交聯固化的有機硅橡膠在室溫和300°C之間的質 量差不超過2重量％，優選不超過1重量％和特別優選不超過0. 5重量％。它們還在隨后 形成揮發性成分時表現出低速率。
[0034] 本發明有機硅橡膠在施加后通過交聯本發明有機硅彈性體組合物而制備，并在工 件和基體之間形成所述可逆膠粘劑層。
[0035] 這樣制備的交聯有機硅橡膠根據DIN 53505所得的肖氏D硬度為25-80,優選 25-75和特別優選30-65,根據ASTM D624-B-91所得的抗撕裂蔓延性為至少2N/mm，優選至 少5N/mm，根據IN 53504-85S1所得的撕裂伸長不超過100 %，優選不超過50 %，及根據DIN 53504-85S1所得的撕裂強度不超過8N/mm2，優選不超過5N/mm2。針對壓縮應力的機械強度 用3點彎曲測試所得的彎曲模量給出。根據EN ISO 178所得的本發明有機硅橡膠的彎曲 模量至少是30N/mm2,優選至少是50N/mm2和特別優選至少是70N/mm2。
[0036] 本發明的有機硅橡膠的優點